Báo cáo môn học thực tập năng lượng tái tạo Đề tài tính toán chi phí vận hành của hệ thống Điện cho một trang trại nuôi tôm

GVHD: TRẠI NUÔI TÔM TRANG MỘT CHO ĐIỆN TÍNH TOÁN CHI PHÍ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG TÀI: ĐỀ THỰC TẬP NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO MÔN HỌC CÁO BÁO ---     ---EDUCATION AND TECHNOLOGY OF UNIVERSIT

2023 năm 12 tháng Minh,

Chí Hồ Tp.

08 STT:

2842007 2

MSSV:

Phạm Văn Dũng :

TH SV

Phạm Quốc Khanh ThS.

GVHD:

TRẠI NUÔI TÔM TRANG

MỘT CHO

ĐIỆN TÍNH TOÁN CHI PHÍ VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG

TÀI:

ĐỀ THỰC TẬP NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

MÔN HỌC CÁO

BÁO

-









-EDUCATION AND

TECHNOLOGY OF

UNIVERSITY

HCM TP.

THUẬT KỸ

PHẠM SƯ

ĐẠI HỌC TRƯỜNG

TẠO ĐÀO

VÀ DỤC GIÁO

BỘ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

I SỐ LIỆU BÀI TOÁN

Bảng 8.1 Công suất định mức của hệ thống điện độc lập

STT Công suất điện gió

(kW)

Công suất điện mặt trời (kWp) Dung lượng hệ thống lưu trữ (kWh)

Bảng 8.2 Thông số của tấm PV 250 Wp

Bảng 8.3 Thông số kỹ thuật cho hệ thống tuabin gió

1

Bảng 8.4 Bảng thông số hệ thống lưu trữ điện năng

Bảng 8.5 Thông số kỹ thuật cho một máy phát điện chạy diesel

2.1 Năng lượng mặt trời

2.1.1 Tính toán số lượng và bố trí các tấm PV cho hệ thống

− Vì STT là 8 nên có được công suất PV 16kW

Với việc sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời có công suất được cho trong đề bài là 250 W thì số lượng tấm pin cần cho hệ thống điện mặt trời của trang trại tôm này là:

𝑛 = = 64 (tấm) Dựa vào công suất đỉnh của điện mặt trời, ta chọn bộ inverter cho cả hệ thống:

+ Loại:Inverter INVT iMars BG 20 kW

+ Thông số kỹ thuật đầu vào:

Đầu vào (DC)

Số lượng MPPT / Số chuỗi ngõ vào trên từng

MPPT

2/3

Dòng DC cực đại (A) trên từng MPPT x số

MPPT

25 x 2

Đầu ra (AC)

Điện áp định mức đầu ra (V) / Tần số lưới điện

Hiệu suất

Bảo vệ

mạch AC, bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá điện áp, bảo vệ cách ly, bảo vệ chống dòng rò, tự động ngừng khi mất điện lưới, bảo vệ quá nhiệt, phát hiện sự cố chạm đất, v.v

Thông tin chung

3

trên 45°C)

VDE-AR-N4105:2011, DIN VDE V 0124-100:2012, IEC 61727(IEC62116), AS/NZS 4777.2:2015, NB/T32004-2013, IEC 60068-2-1:2007, IEC 60068-2-2:2007, IEC 60068-2-14:2009, IEC 60068-2-30:2005, IEC 61683:1999,

C10/11:2012, G59/3-2:2015+B56, EN 50438:2013, Leader, ZVRT, PEA

61000-6-2:2005, EN 61000-6-3:2007/A1:2011

• Ta thấy công suất PV ngõ vào tối đa của bộ inverter là 20,8 kW > 16 kW

• Cần phải phân bố đều các dãy với số lượng tấm PV bằng nhau nên chọn hệ thống PV bao gồm 7 chuỗi, mỗi chuỗi mắc nối tiếp 10 tấm PV • Kiểm tra công suất của hệ thống: P

=7*10*250=17500(W)

• Kiểm tra lại điện áp cực đại của hệ thống PV:

𝑉𝑃𝑉𝑚𝑎𝑥 = 𝑛𝑛𝑡 ∗ 𝑉𝑂𝐶 = 10 ∗ 37,37 = 377 (𝑉)

Ta thấy 377 (V) nằm trong giải điện áp PV đầu vào của bộ inverter (280V – 610V),17500 W phù hợp ngõ vào tối đa của inverter

Do đó ta bố trí 70 tấm pin năng lượng mặt trời thành 7 chuỗi, mỗi chuỗi mắc nối tiếp 10 tấm là hợp lý

2.1.2 Dò điểm công suất cực đại cho hệ thống pin năng lượng mặt trời theo từng bức xạ

mặt trời

− Xây dựng mô hình hệ thống PV trong matlab:

− Nhập thông số cho tấm PV:

Nhập vào các bức xạ mặt trời theo đề bài, sau đó dò tìm điểm công suất cực đại đối với từng bức xạ

CƯỜNG ĐỘ

BXMT(W/M2) P_pv (W)

125.121 7247

166.828 9794

179 10540

311.055 18760

445 27200

5

499.785 27510

623.508 38540

686.418 42540

699 43340

715 44360

831.344 51770

892 55620

915.224 57100

932 58170

982 61360

P-V

Đặc tuyến P-V của pin mặt trời

2.2 Năng lượng gió

2.2.1 Xây dựng phương trình xác định công suất của hệ thống tuabin gió theo vận tốc gió Ta

có đồ thị của công suất điện gió theo tốc độ gió có dạng như sau:

Công suất của hệ thống tuabin gió được trình bày như sau:

Theo đề bài ta có: 𝑃𝑤𝑖𝑛𝑑

0 (𝑣 < 𝑣𝑗 ℎ𝑜ặ𝑐 𝑣 > 𝑣0)

𝑣 𝑣𝑗

𝑝𝑟

𝑣𝑟

{𝑝𝑟 Thế các thông số đề cho vào (*) ta được phương trình :

𝑣

𝑃𝑤𝑖𝑛𝑑

Thế s

33

7

∗ )

𝑟

𝑣

≤ 𝑣

≤

𝑗

𝑣 (

3 𝑗

𝑣

−

3

2.2.2 Xây dựng đồ thị công suất theo vận tốc gió của hệ thống tuabin gió

Từ phương trình xây dựng ở trên ta lập được bảng số liệu sau:

V(m/s) P_wind (kw)

7 11941.014

8 18327.186

9 26527.182

10 36767.73

11 49275.558

12 64277.394

13 81999.966

Đồ thị của công suất điện gió theo tốc độ gió như sau:

2.3 Tính toán chi phí vận hành của hệ thống trong 200 giờ

❖ Trong giờ đầu tiên

▪ Cường độ bức xạ mặt trời là 0 (W/m2) → Ppv = 0 kW

▪ Tốc độ gió 5,46 (m/s) → Pwind = 37,788 5,463 – 1 0 2 0 , 2 7 =

5130,533(W) Suy ra tổng công suất phát điện của gió và mặt trời là: Pgen = Ppv + Pwind = 5130,533(W) Ta có công suất không cân bằng và cần được cung cấp từ bộ lưu trữ:

𝑃 𝑙𝑜𝑎𝑑

𝑃 𝑖𝑚 = 𝑃 𝑔𝑒𝑛 − = 5130,533 −= −45889,875(𝑤)

𝜂 𝑖𝑛𝑣

Công suất tải là 50kw tại mọi thời điểm

Công suất xả tối đa của hệ thống lưu trữ là:

9

WIND

30 25

20 15

10 5

0

80000

70000

60000

50000

40000

30000

20000

10000

0

𝑃𝑚𝑎𝑥 = 0,1.Ebat = 0,1.98000 = 9800 (W)

Giả sử tại thời điểm ban đầu trạng thái của pin là hoàn toàn đầy (SOC(0) = SOCmax = 0,9)

Như vậy công suất của máy phát cần bù vào là: (Công suất đầu ra thực tế của máy điện diesel)

𝑃𝐷𝐺 = −𝑃𝑖𝑚 − 𝑃𝑑𝑖𝑠 = 45889.875 − 9800 = 36089,875

(𝑊) Trạng thái của hệ thống pin còn lại sau khi xả là:

𝑃𝑖𝑚

𝑆𝑂𝐶(1) = 𝑆𝑂𝐶

𝜂𝐸𝑏𝑎𝑡

Để đảm bảo liên tục cung cấp điện ta chọn máy phát có công suất định mức bằng 50kW Từ

đó ta tính được suất tiêu hao nhiên liệu của của máy phát điện trong giờ đầu tiên:

Suy ra chi phí nhiên liệu cho vận hành máy phát điện trong giờ đầu tiên là:

❖ Trong giờ thứ 2

▪ Cường độ bức xạ mặt trời là 0 (W/m2) → Ppv = 0 kW

▪ Tốc độ gió 5,46 (m/s) → Pwind = 37,788 4,273 – 1 0 2 0 , 2 7 = 1921,7(W) Suy ra tổng công suất phát điện của gió và mặt trời là: Pgen = Ppv + Pwind = 1921,7(W) Ta

có công suất không cân bằng và cần được cung cấp từ bộ lưu trữ:

𝑃 𝑙𝑜𝑎𝑑

𝑃 𝑖𝑚 = 𝑃 𝑔𝑒𝑛 − = 1921,7 −= −49098,71(𝑤)

𝜂 𝑖𝑛𝑣

Công suất tải là 50kw tại mọi thời điểm

Công suất xả tối đa của hệ thống lưu trữ là:

𝑃𝑚𝑎𝑥 = 0,1.Ebat = 0,1.98000 = 9800 (W)

Do đó công suất xả tối đa mà hệ thống lưu trữ có thể xả ở giờ thứ 2 là:

Như vậy công suất của máy phát cần bù vào là: (Công suất đầu ra thực tế của máy điện diesel)

𝑃𝐷𝐺 = −𝑃𝑖𝑚 − 𝑃𝑑𝑖𝑠 = 49098.71 − 13623.9 = 35474.808

(𝑊) Trạng thái của hệ thống pin còn lại sau khi xả là:

𝑃𝑖𝑚

𝑆𝑂𝐶(2) = 𝑆𝑂𝐶

𝜂 𝐸𝑏𝑎𝑡

𝑆𝑂𝐶 𝑆𝑂𝐶(2) chọn 𝑆𝑂𝐶(2) = 0.2

Để đảm bảo liên tục cung cấp điện ta chọn máy phát có công suất định mức bằng 50kW Từ

đó ta tính được suất tiêu hao nhiên liệu của máy phát điện trong giờ thứ 2:

Suy ra chi phí nhiên liệu cho vận hành máy phát điện trong giờ thứ 2 là:

11

❖ Trong giờ thứ 3

▪ Cường độ bức xạ mặt trời là 0 (W/m2) → Ppv = 0 kW

▪ Tốc độ gió 12,77 (m/s) → Pwind = 37,788 12,773 – 1 0 2 0 , 2 7 =

77671(W) Suy ra tổng công suất phát điện của gió và mặt trời là: Pgen = Ppv + Pwind =

77671(W) Ta có công suất không cân bằng và cần được cung cấp từ bộ lưu trữ:

𝑃 𝑙𝑜𝑎𝑑

𝑃 𝑖𝑚 = 𝑃 𝑔𝑒𝑛 − = 77671 −= 26650.599(𝑤)

𝜂 𝑖𝑛𝑣

Vì 𝑃𝑔𝑒𝑛 > 𝑃𝑙𝑜𝑎𝑑 nên không cần sử dụng dung lượng của bộ lưu trữ nên máy phát không làm việc Suy ra chi phí nhiên liệu cho vận hành máy phát điện là: 0 ($)

Trạng thái của hệ thống pin còn lại sau khi xả là SOC(2) = 0,2 (sau giờ thứ 2 hệ thống lưu trữ không còn có thể xả thêm được nữa trừ khi được sạc lại → Pdis = 0 → PDG = -Pim)

Trong trường hợp nếu Pin > 0 không cần sử dụng dung lượng của bộ lưu trữ nên máy phát không làm việc Suy ra chi phí nhiên liệu cho vận hành máy phát điện là: 0 ($)

❖ Tương tự như trên ta tổng hợp được số liệu tính toán trong 200 giờ như sau:

13

15

17

Tổng các giá trị trong cột Cdg($) ta được : 1045.27($)

Như vậy, ta tính được chi phí vận hành trong 200 giờ là: 1045.27($)